چگونه بازی با یک بشقاب منجر به دریافت جایزه نوبل شد؟

در ۱۹۱۸، دو سال پس از ارائه نظریه نسبیت عام توسط انیشتین، مهاجری روسی به نام ملویل آرتور فاینمن در شهرک فار راک اِوی (Far Rockaway) در حومۀ نزدیک به دریای نیویورک، چشم‌به‌راه تولد اولین فرزند خود بود. او که خود به دلیل فقدان امکانات نتوانسته بود آموزش رسمی ببیند، اهل مطالعه و یک شیفتۀ مادام‌العمر علوم طبیعی بود و دربارۀ نوزادی که در راه بود به همسرش گفت: «اگر پسر باشد دانشمند می‌شود». پسر به دنیا آمد و ریچارد نام گرفت.کودکی که رادیو تعمیر می‌کردبرخلاف اینشتین که در کودکی هیچ اثری از نبوغ نداشت، ریچارد فاینمن از همان آغاز هوش سرشار خود را نمایان ساخت. با داشتن پدری که دائما برای او کتاب‌های عامه‌فهم علمی را می‌خواند و به زبان ساده‌ای توضیح می‌داد و در پیاده‌روی‌های طولانی برای او از طبیعت، اقیانوس‌ها و ستارگان و چرایی و چگونگی پرواز پرندگان و جزر و مد دریا سخن می‌گفت، شیفتگی عمیقی برای فهم رازهای طبیعت و حل مسائل بغرنج در وجود او ایجاد شد.آزمایشگاه کوچکی برای خود درست کرده بود و دائما با وسایل مختلف خانه مثل رادیو و ساعت ورمی‌رفت و آنها را دست‌کاری می‌کرد. دوازده ساله بود که می‌توانست رادیو تعمیر کند و از این راه درآمدی هم داشت. او کاری کرد که ساعت رومیزی خانه در جهت معکوس کار کند و خواندن وقت صحیح از روی آن را نیز یاد گرفت.در دبیرستان بااینکه در همۀ دروس خوب بود اما علوم و ریاضیات را بسیار جدی‌تر می‌گرفت. او در این دو موضوع از دانش‌آموزان دیگر بسیار جلوتر بود و درس جبر را با خودآموزی در دبستان یاد گرفته بود. او به‌زودی سرآمد تیزهوشان دبیرستان شد و دانش‌آموزان سال‌های بالاتر برای حل مسائل ریاضی خود دائما به سراغش می‌آمدند.دانشجوی فیزیکدانبا اتمام دبیرستان، فاینمن به‌قصد تحصیل در ریاضیات وارد موسسه فنّاوری ماساچوست (MIT) شد اما در انتخاب رشتۀ دانشگاهی مردد بود تا اینکه با بررسی برخی رشته‌های دیگر از جمله مهندسی برق، در نهایت فیزیک را انتخاب کرد. هنوز دانشجوی سال دوم بود که یکی از دروس فیزیک نظری مخصوص دانشجویان کارشناسی ارشد را انتخاب کرد.سال ۱۹۳۷ بود و هنوز در MIT درس مکانیک کوانتومی، که در آن زمان نظریه‌ای نوظهور بود، تدریس نمی‌شد اما او و دو نفر از دوستانش یکی از اساتید را برای تدریس آن درس برای خودشان راضی کردند. استعداد فوق‌العادۀ او با انتشار دو مقالۀ علمی در مجلۀ معتبر فیزیکال ریویو (Physical Review)، در زمانی که هنوز دانشجوی دوره کارشناسی بود، به اثبات رسید.در حضور غول‌هابرای دوره دکترا به دانشگاه پرینستون رفت. حوزۀ علاقۀ فاینمن الکترودینامیک و مسائل بنیادی اندرکنش ذرات باردار درون اتمی بود. در اوایل این دوره بود که استادش او را به ارائه یک سخنرانی در زمینۀ تحقیقاتش دعوت کرد. سمیناری که در حضور برخی از بزرگ‌ترین غول‌های فیزیک دوران از جمله انیشتین، ولفگانگ پاولی، جان فون‌نیومان برگزار می‌شد.همچنین بخوانید: علم و اسطورهباوجود ترس اولیه از این هیولاهای متفکر، خصلت عجیبی که داشت باعث شد سخنرانی خود را به نحو عالی انجام دهد و آن این بود که وقتی دربارۀ فیزیک فکر می‌کرد و مجبور بود حواسش را روی آن جمع کند، هیچ‌چیزی نمی‌توانست ذهنش را آشفته کند و از استرس کاملاً رها می‌شد. فاینمن در سال ۱۹۴۲ دکترای خود را دریافت کرد و بلافاصله به مأموریتی مهم فراخوانده شد.نبوغ در خدمت بمبدر سال ۱۹۳۹ جنگ جهانی دوم در اروپا شروع شد و نگرانی‌های پیش‌آمده دربارۀ اقدام آلمان به ساخت بمب اتمی و نامه انیشتین به روزولت، رئیس‌جمهور وقت، دولت آمریکا را بر آن داشت تا پروژه ساخت چنین بمبی را جدی بگیرد. مضمون نامه انیشتین هشدار درباره امکان و خطرات پیش‌دستی آلمانی‌ها در دستیابی به سلاح‌ هسته‌ای بود. در سال ۱۹۴۳ آزمایشگاه بمب در لوس‌آلاموس در نیومکزیکو تحت مدیریت رابرت اوپنهایمر آغاز به‌کار کرد.فاینمن پس از تردید اولیه دربارۀ کار مربوط به جنگ، به این طرح که پروژه مانهاتان نام گرفته بود، پیوست. در آن زمان ۲۵ سال داشت و جوان‌ترین فرد پروژه بود. استعداد او را در آنجا به‌سرعت شناختند و به سمت سرپرستی یک گروه برگزیده شد. از عملکرد فاینمن در این پروژه تمجید و تکریم فراوان به عمل آمد. محدودیت‌های امنیتی لوس‌آلاموس برای فاینمن بسیار آزاردهنده بود و از دست دادن همسرش در همان زمان بر غم او می‌افزود. بنابراین با پایان پروژه در ۱۹۴۵، او نخستین فرد از گروه مدیران بود که آنجا را ترک کرد.سرخوردگی و تصمیم سرنوشت‌سازبا اتمام پروژۀ ساخت بمب اتمی و رقابت دانشگاه‌ها برای جذب او، در حالیکه فقط ۲۷ سال داشت، استادی فیزیک در دانشگاه کورنل را انتخاب کرد. عاشق تدریس بود اما احساس می‌کرد از دورانی که با عشق به فیزیک می‌پرداخت دور شده است. سال‌ها بعد به یکی از دوستانش گفته بود: «در آن دوران از فیزیک بیزار شده بودم ولی قبلا از آن لذت می‌بردم چون با آن بازی می‌کردم. آنچه را دوست داشتم انجام می‌دادم و اهمیتی هم نمی‌دادم که کاری که انجام می‌دهم برای پیشرفت فیزیک هسته‌ای مهم است یا نه؟ تنها بازی با آن برای من جالب بود».احساسی از یاس و ناامیدی داشت که به او می‌گفت دیگر نمی‌تواند کار مهمی را در فیزیک نظری انجام دهد و می‌بایست تغییر و تحولی را در زندگی حرفه‌ای خود به وجود آورد. بنابراین تصمیم گرفت به تدریس، که همچنان دوست داشت، بپردازد و با فیزیک هم همانند دوران جوانی‌اش به‌عنوان فعالیتی سرگرم‌کننده و نه به‌عنوان یک شغل و فقط هرگاه که دلش خواست، بدون آنکه نگران اولویت مقام و غیره باشد، به بازی بپردازد.بازی با بشقاب چرخانیک هفته پس از آن تصمیم سرنوشت‌ساز، در کافه‌تریای دانشگاه نشسته بود که ناگهان یکی از دانشجویان برای شوخی جلوی دوستانش ظرف نهارخوری خود را به هوا پرتاب کرد. بشقاب در هوا می‌چرخید و درعین‌حال می‌لرزید. فاینمن دید که لوگوی قرمز دانشگاه کورنل روی بشقاب، می‌چرخد. کار خاصی نداشت، پس محاسبات حرکت بشقاب چرخان را شروع کرد. بلافاصله معادله‌های حرکت بشقاب را نوشت و معادله‌ای به‌دست آورد که به دو نوع حرکت مربوط می‌شد. آنچه به دست آورد اهمیتی نداشت؛ دینامیک چرخش و لرزش سال‌ها پیش شناخته شده بود. برای فاینمن تبدیل حرکت پیچیدۀ بشقاب در حال پرواز به معادلات دیفرانسیل یک سرگرمی محض بود.همچنین بخوانید: خیام؛ پیشگامِ کشفیات ریاضیِ دکارت، پاسکال و نیوتناو آن روز یکی از همکارانش را دید و به او در مورد نحوۀ حرکت بشقاب و محاسباتش توضیح داد. دوستش پرسید: «خُب تا حدی جالب است ولی چه اهمیتی دارد؟ برای چه چنین محاسباتی انجام دادی؟» فاینمن پاسخ داد: «ها! هیچ اهمیتی ندارد، من فقط به خاطر تفریح و سرگرمی این کار را انجام می‌دهم».فاینمن مثل یک نویسنده یا هنرمند که از انسداد خلاقیت رهایی می‌یابد، بار دیگر شور و هیجان بازی با فیزیک را بازیافته بود. او به بازی با معادلات لرزش ادامه داد و سپس با تطبیق آن با فیزیک کوانتوم به این نتیجه رسید که چطور می‌توان این موضوع را با فضای چرخشی الکترون و بر اساس فرضیاتی که نظریه نسبیت بیان می‌نمود، تطبیق داد. در ادامه پس از مطالعاتی بیشتر به معادلۀ دیراک در الکترودینامیک کوانتومی رسید و نتیجه این تحقیقات به بازآفرینی نظریه الکترودینامیک کوانتومی (QED) و حل مسائل بغرنج آن منجر شد.فاینمن در کتاب کتاب ماجراجویی های فیزیک دان قرن بیستم می‌نویسد: «بازی با این چیزها راحت و بی‌زحمت و به سادگی بازی کردن کنجکاوانۀ یک کودک با وسایل دور و برش بود. مثل باز کردن درِ یک بطری بود: همه ‌چیز به راحتی پیش می‌رفت و همه چیز به سادگی سر جای خود قرار می‌گرفت. نمودارها و معادلات و در مجموع کل این نتایج و تحقیقات که منجر به دریافت جایزه نوبل برای من شد ناشی از سرگرمی و بازی با همان بشقاب چرخنده و لرزندۀ بی‌اهیت بود».QED یا نظریۀ شگفت‌انگیزنظریه الکترودینامیک کوانتومی (Quantum Electrodynamics یا همان QED) در سال ۱۹۲۸ توسط دیراک پیشنهاد شده بود. نظریه‌ای که قرار بود مسئله مربوط به برهمکنش الکترون با الکترون و ذرات بنیادی دیگر را توضیح دهد. تلاش دیراک در این راه به شکست منجر شد. فاینمن و دو فیزیکدان دیگر جولین شونگر و شین ایچیرو توموناگو به فرمول‌بندی مجدد آن پرداختند تا بتوانند مشکلات آن را رفع کنند. این سه دانشمند با آغاز از دیدگاه‌هایی متفاوت به گونه‌ای تقریباً همزمان به راه‌حل‌هایی یکسان برای مسائل الکترودینامیک کوانتومی رسیدند. و ازاین‌رو جایزه نوبل فیزیک سال ۱۹۶۵ به این سه نفر تعلق گرفت.نظریه الکترودینامیک کوانتومی یک نظریۀ مکانیک کوانتومی الکترون و الکترومغناطیس یا به‌عبارت‌دیگر ترکیبی از نظریه‌های نسبیت خاص انیشتین و مکانیک کوانتومی است. QED به دو نوع از ذرات بنیادی، الکترون‌ها و فوتون‌ها، و راه‌های متعدد برهمکنش آنها می‌پردازد. هرچند برحسب معیارهای امروزی در عرصۀ کوچکی سهم داشت و تنها برهمکنش‌های فوتون و الکترون را مورد بررسی قرار می‌داد (نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف و گرانش را شامل نمی‌شد) اما این اکتشاف که پس از سال‌ها ناامیدی به ثمر رسید، اولین پیشرفت اساسی در زمینۀ وحدت‌بخشی نسبیت خاص و مکانیک کوانتومی بود.فاینمن نظریه الکترودینامیک کوانتومی را «نظریۀ شگفت‌انگیز» می‌نامید و همچنین معتقد بود آن «گل سرسبد فیزیک و افتخارآمیزترین دارایی» ماست. از لحاظی واقعا چنین بود. این نظریه در مورد انبوهی از پدیدارهای فیزیکی با موفقیت کامل به‌کار گرفته شد. بعضی از این پدیده‌ها اندازه‌گیری‌های صحیح و با دقت شگفت‌انگیزی را ممکن می‌سازند که با رهیافت فاینمن به QED سازگارند.همچنین بخوانید: ملاحظاتی در نسبت علم و شعرفاینمن همچنین روشی ترسیمی را ابداع کرد که به دیاگرام‌های فاینمن معروف شدند که برای هر دو گروه فیزیکدانان هسته‌ای نظریه‌پرداز و تجربی، کمکی عمده بوده‌اند. فیزیکدانان می‌توانند با استفاده از نمودارهای فاینمن نتایج حاصل از تقریباً هرگونه برخورد بین‌ذره‌ای پیچیده را محاسبه و همزمان با آن تصویری از آن برخورد، که خلاصۀ مناسبی از یک محاسبۀ ریاضی چندین صفحه‌ای باشد، به‌دست دهند.ماجراجوی شگفت‌انگیزفاینمن چه به‌عنوان فیزیکدان و چه در موارد دیگر زندگی، همواره یک ماجراجو بود. ماجراجویی‌های او از طریق دو کتابش با عناوین «حتماً شوخی می‌کنید آقای فاینمن؟» و «چه اهمیتی می‌دهید که مردم دیگر چه فکر می‌کنند؟» بسیار معروف شد. فاینمن فیزیکدانی شوخ‌طبع بود و از شیرین‌کاری‌های او باز کردن در گاوصندوق‌ها بود که در این کار مهارت خارق‌العاده‌ای داشت!دربارۀ همه‌چیز کنجکاو بود. از گفتن اینکه «من باید چیزی باشم که نیستم» لذت می‌برد. او معلمی بزرگ بود و در انتقال مفاهیم پیچیدۀ فیزیک به زبان ساده، استادی تمام بود. او طبل‌نواز ماهری شد. زیست‌شناسی یاد گرفت و به‌عنوان دستیار آموزشی در گروه زیست‌شناسی کالتک کار کرد. او چند تابستان به‌عنوان کارمند عادی یک شرکت تازه تأسیس‌شدۀ کامپیوتر مشغول کار بود. او نخستین کسی بود که به امکانات فناوری‌های ریزابعاد که امروزه نانوفنّاوری نامیده می‌شود پی‌برد. او همچنین یکی از افراد گروهی بود که به بررسی واقعهٔ انفجار فضاپیمای چلنجر در سال ۱۹۸۶ پرداخت.به شگفتی‌ها می‌اندیشماو نمی‌توانست به یک مسئله پژوهشی روی آورد مگر آنکه کل آن را به شیوۀ خودش بازسازی کند یا به گفته خودش به آن جهتی تازه دهد. روی تخته‌سیاهش در کالتک این پیام نوشته شده بود: «آنچه را نمی‌توانم خلق کنم، نمی‌توانم بفهمم». هیچ ترسی از ابهام، تردید و عدم قطعیت نداشت. می‌گفت که «من از چیزهایی که نمی‌دانم احساس ترس نمی‌کنم و از پرداختن به و گم شدن در عالم اسرارآمیز ناشناخته‌ها، وحشتی ندارم». تردید، انگیزۀ او بود و به اکتشاف می‌انجامید. او از اینکه حل یک معما معمولاً به معمای دیگری می‌انجامید ناراحت نمی‌شد. شناخت بیشتر به معمای ژرف‌تر و شگفت‌انگیزتری می‌انجامید و باعث درک عمیق‌تری می‌گردید.برای فاینمن تأمل دربارۀ عالم فراتر از انسان، و تفکر دربارۀ عالم بدون انسان (پیش از انسان و بعد از او)، به مثابه «تجربه‌ای مذهبی» بود. از نظر او وقتی انسان اسرار و عظمت جهان خارج را درک کند، نظر عینی خود را مجدداً بر انسان برمی‌گرداند، تا زندگی را به‌عنوان بخشی از ژرف‌ترین معمای عالم مورد تامل قرار دهد و به تجربه‌ای غیرقابل وصف دست یابد. او متوجه شد که شاعران در این مورد چیزی نمی‌نویسند، بنابراین او خود شعری را سرود که چنین پایان می‌یابد:در کنار دریا ایستاده‌امبه شگفتی‌ها می‌اندیشمعالمی از اتم‌هااتمی در عالمریچارد فیلیپس فاینمن (Richard Phillips Feynman) در سال ۱۹۸۸ در ۶۹ سالگی در لس‌آنجلس درگذشت.